KR19980049578U - Overvoltage protection device of electric car - Google Patents
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Abstract
본 고안은 전동차의 과전압 보호 장치에 관한 것으로, 본 고안의 장치는, 팬토그래프(3)를 통해 직류 가선 전압이 입력되면 소정의 교류 전원으로 변환하여 유도 전동기(2)를 구동시키는 인버터(1)가 구비된 전동차의 전원 회로에 있어서, 전기 제동시 제어 신호를 출력하는 제어부(10)와 ; 상기 팬토그래프(3)와 인버터(1) 사이에 연결되어 있어, 상기 제어 신호가 입력되면 상기 팬토그래프(3)로부터 인버터(1)에 공급되는 가선 과전압을 전압 강하시키는 과전압 보호부(20)로 구성되어 있어, 전기 제동시 상기 제어부(10)로부터 출력된 제어 신호에 의해 상기 과전압 보호부(20)가 상기 팬토그래프(3)로부터 인버터(1)에 공급되는 가선 과전압을 전압 강하시킴으로써, 전기 제동시 과도하게 상승하는 가선 전압으로부터 전동차를 보호한다는 데 그 효과가 있다.The present invention relates to an overvoltage protection device for an electric vehicle, and the device of the present invention converts a DC wire voltage through a pantograph (3) into a predetermined AC power source to drive an induction motor (2). In the power supply circuit of the electric vehicle equipped with a control unit 10 for outputting a control signal during electric braking; It is connected between the pantograph 3 and the inverter 1, and when the control signal is input to the overvoltage protection unit 20 for dropping the voltage of the wire overvoltage supplied to the inverter 1 from the pantograph 3 It is configured, the electric braking by the voltage drop of the wire over-voltage supplied from the pantograph 3 to the inverter 1 by the control signal output from the control unit 10 at the time of electric braking The effect is to protect the train against excessively rising line voltages.
Description
본 고안은 전동차의 과전압 보호 장치에 관한 것으로, 특히 운행중인 전동차를 멈추게 하기 위해 운전자가 전기 제동을 걸었을 때 가선 전압의 급작스러운 상승으로부터 전동차를 보호하도록 되어진 전동차의 과전압 보호 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an overvoltage protection device for an electric vehicle, and more particularly, to an overvoltage protection device for an electric vehicle that is configured to protect the electric vehicle from a sudden rise in the line voltage when the driver applies electric braking to stop a driving electric vehicle.
일반적으로 전동차의 전원 회로는 차량내의 냉난방기, 조명 기기, 식당차 조리 설비 등과 같은 각종 서비스 장치에 전원 전압을 공급한다.In general, a power supply circuit of an electric vehicle supplies power voltages to various service devices such as air conditioners, lighting equipment, and restaurant car cooking equipment.
도 1 은 일반적인 전동차의 전원 회로를 도시한 회로도로서, 도 1 에 도시된 바와같이 전동차의 전원 회로는, 팬토그래프(3)를 통해 인가되는 직류 가선 전압을 유도 전동기(2)를 구동시키기에 적합한 소정의 교류 전원으로 변환하기 위해 인버터(1)를 구비하고 있다.FIG. 1 is a circuit diagram showing a power circuit of a general electric vehicle, and as shown in FIG. 1, the power circuit of the electric vehicle is suitable for driving the induction motor 2 with a DC line voltage applied through the pantograph 3. The inverter 1 is provided in order to convert into predetermined | prescribed AC power.
즉, 상기 팬토그래프(3)가 상승하여 선로상에 가설되어 있는 가섭선(4)에 닿게 되면, 상기 팬토그래프(3)를 통해 입력된 직류 가선 전압은 평활 리액터(8)와 필터 커패시터(9)에 의해 고주파 노이즈가 제거되어 상기 인버터(1)로 인가된다.That is, when the pantograph 3 rises and touches the subsumption line 4 hypothesized on the line, the DC line voltage input through the pantograph 3 is applied to the smoothing reactor 8 and the filter capacitor 9. Is removed and applied to the inverter (1).
상기 인버터(1)로 입력된 소정의 직류 전원은 3상 교류 전원으로 변환된 후 유도 전동기(2)로 입력되어, 상기 유도 전동기(2)를 구동시키게 된다.The predetermined DC power input to the inverter 1 is converted to a three-phase AC power and then input to the induction motor 2 to drive the induction motor 2.
상기 유도 전동기(2)는 도체로 조립되어진 회전자를 고정자에서 발생되는 속내에 위치시켜, 회전자가 회전자속을 통과할 때 전자 유도에 의해 발생된 전력을 동력으로 변환하는 전동기를 말한다.The induction motor 2 refers to an electric motor which positions a rotor assembled with a conductor within the speed generated by the stator, and converts electric power generated by electromagnetic induction into power when the rotor passes through the rotor flux.
상기 인버터(1)는 상기 유도 전동기(2)의 회전력을 가감하기 위해 전압 제어를 하고 상기 유도 전동기(2)의 회전수를 가감하기 위해 주파수를 제어를 함으로써, 상기 유도 전동기(2)의 속도를 제어한다.The inverter 1 performs voltage control to increase or decrease the rotational force of the induction motor 2 and control the frequency to increase or decrease the rotational speed of the induction motor 2, thereby increasing the speed of the induction motor 2. To control.
이때, 상기 저항(7)은 초기 시스템 시동시 돌입 전류를 제한하여 상기 필터 커패시터(9)에 서서히 충전을 시킨다.At this time, the resistor 7 charges the filter capacitor 9 gradually by limiting the inrush current at the initial system start-up.
또한, 상기 팬토그래프(3)를 통해 입력된 직류 가선 전압은 고속 차단기(5) 및 컨택터(6)를 통하여 상기 인버터(1)에 공급되는데, 상기 고속 차단기(5)는 필요시 가섭선(4)으로부터 시스템을 고속으로 분리하기 위한 소자이며, 상기 컨택터(6)는 정상 동작시 접점이 연결되어 상기 팬토그래프(3)로부터 입력받은 전원을 상기 인버터(1)에 공급하기 위한 소자이다.In addition, the DC line voltage input through the pantograph 3 is supplied to the inverter 1 through the high-speed circuit breaker 5 and the contactor 6, and the high-speed circuit breaker 5, if necessary, has a substation line ( 4 is a device for separating the system from the high speed, the contactor 6 is a device for supplying the power input from the pantograph 3 to the inverter 1 is connected to the contact in the normal operation.
그러나, 종래 전동차의 전원 회로는 운행중인 전동차를 멈추기 위해 운전자가 전기 제동을 걸었을 경우, 가선 전압의 급작스러운 상승으로 인해 전동차가 크게 흔들릴 뿐만 아니라, 상기 전기 제동을 공기 제동으로 전환함에 있어 소비 전력이 급증한다는 문제점이 있었다.However, the power circuit of a conventional electric vehicle, when the driver applies electric braking to stop the electric vehicle in operation, not only the electric vehicle is greatly shaken due to the sudden rise of the line voltage, but also the power consumption in converting the electric braking to air braking. There was a problem that this surge.
이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 운행중인 전동차를 멈추기 위해 운전자가 전기 제동을 걸었을 때 가선 전압의 급작스러운 상승으로부터 전동차를 보호하도록 되어진 전동차의 과전압 보호 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, to provide an overvoltage protection device for an electric vehicle that is designed to protect the electric vehicle from sudden rise in the line voltage when the driver applies electric braking to stop the electric vehicle in operation. Its purpose is to.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 전동차의 과전압 보호 장치는, 팬토그래프를 통해 직류 가선 전압이 입력되면 소정의 교류 전원으로 변환하여 유도 전동기를 구동시키는 인버터가 구비된 전동차의 전원 회로에 있어서, 전기 제동시 제어 신호를 출력하는 제어부와 ; 상기 팬토그래프와 인버터 사이에 연결되어 있어, 상기 제어 신호가 입력되면 상기 팬토그래프로부터 인버터에 공급되는 가선 과전압을 전압 강하시키는 과전압 보호부로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.An overvoltage protection device for an electric vehicle according to the present invention for achieving the above object is provided in a power circuit of an electric vehicle provided with an inverter for converting a predetermined AC power to drive an induction motor when a DC wire voltage is input through a pantograph. A control unit for outputting a control signal during electric braking; It is connected between the pantograph and the inverter, it characterized in that it is configured with an overvoltage protection unit for dropping the line overvoltage supplied to the inverter from the pantograph voltage.
즉, 본 고안의 장치는 전기 제동시 상기 제어부로부터 출력된 제어 신호에 의해 상기 과전압 보호부가 상기 팬토그래프로부터 인버터에 공급되는 가선 과전압을 전압 강하시킴으로써, 전기 제동시 과도하게 상승하는 가선 전압으로부터 전동차를 보호하도록 된 것이다.That is, according to the device of the present invention, the overvoltage protection unit lowers the wire overvoltage supplied from the pantograph to the inverter by the control signal output from the controller during electric braking, thereby preventing the electric vehicle from the excessively rising wire voltage during electric braking. It is intended to protect.
도 1 은 일반적인 전동차의 전원 회로를 도시한 회로도,1 is a circuit diagram showing a power supply circuit of a general electric vehicle,
도 2 는 본 고안에 따른 전동차의 과전압 보호 장치를 도시한 회로도,2 is a circuit diagram showing an overvoltage protection device for an electric vehicle according to the present invention;
도 3a 는 전동차의 전기 제동시 가선 전류의 파형도,3A is a waveform diagram of a wire current during electric braking of an electric vehicle;
도 3b 는 전동차의 전기 제동시 가선 전압의 파형도이다.3B is a waveform diagram of a line voltage during electric braking of an electric vehicle.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭* Names of symbols for main parts of the drawings
1 : 인버터 2 : 유도 전동기1: Inverter 2: Induction Motor
3 : 팬토그래프 4 : 가섭선3: pantograph 4: gasub line
5 : 고속 차단기 6 : 컨택터5: high speed breaker 6: contactor
7 : 돌입 전류 방지 저항 8 : 평활 리액터7: inrush current prevention resistance 8: smoothing reactor
9 : 필터 커패시터 10 : 제어부9 filter capacitor 10 control unit
20 : 과전압 보호부 Q : 트랜지스터20: overvoltage protection unit Q: transistor
R : 전압 분배 저항R: voltage divider resistor
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 장치의 일실시예를 살펴보도록 한다.With reference to the accompanying drawings to look at an embodiment of the device according to the present invention.
도 2 는 본 고안에 따른 전동차의 과전압 보호 장치를 도시한 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating an overvoltage protection device for an electric vehicle according to the present invention.
도 2 에 도시된 바와 같이 본 고안의 장치는 인버터(1)와, 유도 전동기(2)와, 펜토그래프(3)와, 가섭선(4)와, 고속 차단부(5)와, 컨택터(6)와, 돌입 전류 방지 저항(7)과, 평활 리액터(8)와, 필터 커패시터(9), 제어부(10), 및 과전압 보호부(20)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 2, the device of the present invention includes an inverter 1, an induction motor 2, a pentograph 3, a substation line 4, a high-speed cut-off part 5, and a contactor ( 6), inrush current prevention resistor 7, smoothing reactor 8, filter capacitor 9, control unit 10, and overvoltage protection unit 20.
여기서 상기 과전압 보호부(20)는, 베이스단이 상기 제어 신호를 입력받고, 콜렉터단이 전압 분배 저항(R)을 통해 상기 팬토그래프(3)와 인버터(1)의 입력단 사이에 병렬로 연결되고, 에미터단이 접지되어 있는 트랜지스터(Q)로 구성되어 있다.Here, the overvoltage protection unit 20, a base end receives the control signal, the collector end is connected in parallel between the pantograph 3 and the input terminal of the inverter 1 through the voltage distribution resistor (R) The transistor Q is composed of a transistor Q having an emitter terminal grounded.
이어서 상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 장치의 동작 및 효과를 자세히 살펴보도록 한다.Then look at the operation and effects of the device according to the present invention configured as described above in detail.
상기 팬토그래프(3)가 상승하여 선로상에 가설되어 있는 가섭선(4)에 닿게 되면, 상기 팬토그래프(3)를 통해 입력된 직류 가선 전압은 평활 리액터(8)와 필터 커패시터(9)에 의해 고주파 노이즈가 제거되어 상기 인버터(1)로 인가된다.When the pantograph 3 rises to reach the subtractive line 4 hypothesized on the line, the DC line voltage input through the pantograph 3 is applied to the smoothing reactor 8 and the filter capacitor 9. By this, high frequency noise is removed and applied to the inverter 1.
이에 따라, 상기 인버터(1)로 입력된 소정의 직류 전원은 3상 교류 전원으로 변환된 후 유도 전동기(2)로 입력되어, 상기 유도 전동기(2)를 구동시키게 되고, 이에 따라 전동차가 움직이게 된다.Accordingly, the predetermined DC power input to the inverter 1 is converted into a three-phase AC power, and then input to the induction motor 2 to drive the induction motor 2, thereby driving the electric vehicle. .
이때, 운행중인 전동차를 멈추기 위해 운전자가 전기 제동을 걸었을 경우, 가선 전압의 급작스러운 상승하게 되는데, 상기 가선 과전압을 과전압 보호부(20)를 통해 일정 레벨로 전압 강하시킨다.At this time, when the driver applies electric braking to stop the electric vehicle in operation, a sudden increase in the line voltage occurs, and the line overvoltage is dropped to a predetermined level through the overvoltage protection unit 20.
즉, 상기 제어부(10)가 전기 제동을 감지하여 제어 신호를 출력하면, 상기 제어 신호는 과전압 보호부(20)의 트랜지스터(Q)의 베이스단에 인가되어 상기 트랜지스터(Q)를 턴온시킨다.That is, when the controller 10 detects electric braking and outputs a control signal, the control signal is applied to the base terminal of the transistor Q of the overvoltage protection unit 20 to turn on the transistor Q.
상기 트랜지스터(Q)가 턴온됨에 따라 전압 분배용 저항(R)의 한쪽단이 접지되는 효과가 발생하게 되므로, 상기 팬토그래프(3)로부터 인버터(1)에 공급되는 가선 과전압이 저항(R)을 통해 적절히 전압분배됨으로써, 가선 전압의 상승을 억제할 수 있다.As the transistor Q is turned on, an effect of grounding one end of the voltage distribution resistor R occurs, so that a wire overvoltage supplied from the pantograph 3 to the inverter 1 is applied to the resistor R. By appropriately voltage-dividing through, an increase in the line voltage can be suppressed.
즉, 상기 저항(R)은 전기 제동시 제어 신호에 의해 상기 트랜지스터(R)가 온되면, 상승된 가선 전압 및 전기 제동시 상기 가섭선(4)으로 유입되는 전류를 접지로 방전시킴으로써, 상기 직류 가선 전압을 제어한다.That is, when the transistor R is turned on by the control signal during the electric braking, the resistor R discharges the elevated line voltage and the current flowing into the subtracting line 4 during the electric braking to ground, so that the DC Control the line voltage.
도 3a 는 전동차의 구간 동작에 따른 가선 전류의 파형도이고, 도 3b 는 가선 전압의 파형도이다.3A is a waveform diagram of wire currents according to section operation of an electric vehicle, and FIG. 3B is a waveform diagram of wire voltages.
도 3a 에 도시된 바와 같이, 운전자가 속도를 가속시키는 역행 구간(t1)에서는 가선 전류가 일정한 양을 나타내고, 운전자가 더이상 가속을 하지 않고 속도를 유지하는 타행 구간(t2)에서는 전류가 제로(0)가 된다. 또한 운전자가 전동차를 멈추게 하는 제동 구간(T3)에서는 전류가 음(-)으로 급격히 떨어지게 되고, 이에 따라 도 3b 에 도시된 바와 같이( 점선으로 표시된 부분 ), 가선 전압은 상승하게 된다.As shown in FIG. 3A, in the powering section t1 at which the driver accelerates the speed, the wire current shows a constant amount, and in the other row section t2 at which the driver maintains the speed without further acceleration, the current is zero (0). ) In addition, in the braking section T3 at which the driver stops the electric vehicle, the current sharply drops to negative (−), and as a result, as shown in FIG. 3B (indicated by a dotted line), the line voltage increases.
이때 상기 제어부(10)로부터 출력되는 제어 신호에 의해 상기 과전압 보호부(20)가 동작을 하게 되어, 상기 도 3b 에 도시된 바와 같이( 실선으로 표시된 부분 ) 가선 전압은 일정 레벨을 유지하게 된다.At this time, the overvoltage protection unit 20 is operated by a control signal output from the control unit 10, and as shown in FIG. 3B (the portion indicated by a solid line), the line voltage maintains a constant level.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안의 장치는, 전기 제동시 전기 제동시 상기 제어부(10)로부터 출력된 제어 신호에 의해 상기 과전압 보호부(20)가 상기 팬토그래프(3)로부터 인버터(1)에 공급되는 가선 과전압을 전압 강하시킴으로써, 전기 제동시 과도하게 상승하는 가선 전압으로부터 전동차를 보호한다는 데 그 효과가 있다.As described above, in the device of the present invention, the overvoltage protection unit 20 is supplied from the pantograph 3 to the inverter 1 by a control signal output from the control unit 10 during electric braking. There is an effect in that the electric vehicle is protected from an excessively rising line voltage during electric braking by voltage drop of the overline voltage that becomes.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2019960062743U KR19980049578U (en) | 1996-12-30 | 1996-12-30 | Overvoltage protection device of electric car |
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| KR2019960062743U KR19980049578U (en) | 1996-12-30 | 1996-12-30 | Overvoltage protection device of electric car |
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| KR (1) | KR19980049578U (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101424057B1 (en) * | 2012-12-10 | 2014-07-29 | 현대로템 주식회사 | Brake chopper for train and train comprising the same |
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1996
- 1996-12-30 KR KR2019960062743U patent/KR19980049578U/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101424057B1 (en) * | 2012-12-10 | 2014-07-29 | 현대로템 주식회사 | Brake chopper for train and train comprising the same |
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